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Towers out of double walls
Fischer, Ilja; Schönweger, Maria Charlotte
Wien (Österreich)
Selbstverlag
2018, XX,270 S., Abb., Tab., Lit.
Sprache: Englisch
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[Quelle: http://repositum.tuwien.ac.at]
Konzepte für wirtschaftliche und schnell errichtbare Türme sind heutzutage gefragter denn je. Der Grund dafür ist die Energiewende und die damit einhergehende weltweite Errichtung von Windenergieanlagen. Um wirtschaftlich Strom erzeugen zu können, müssen Windenergieanlagen besonders in Schwachwindgebieten mit einer hohen Bodenrauigkeit eine große Höhe aufweisen. In der vorliegenden Arbeit wird deshalb ein neues Turmbaukonzept vorgestellt, welches besonders für hohe Türme geeignet ist. Aktuell gibt es eine große Zahl an Turmbauverfahren, die Stahl, Beton und sogar Holz einsetzen. Besonders ”kleine“Anlagen mit Nabenhöhen zwischen 80 und 120 m werden fast ausschließlich aus einteiligen Stahlrohrsegmenten mit Durchmessern bis zu circa 4,3 m hergestellt. Höhere Türme müssten massiver sein, jedoch stößt der Transport von Stahlrohren mit solchen Durchmessern im Straßennetz an seine Grenzen. Dies gab den Anstoß eine Vielzahl diverser Bauverfahren zu entwickeln, welche sich durch einen geringeren Vorfertigungsgrad im Vergleich zu einteiligen Stahlrohrtürmen auszeichnen. All diese Bauverfahren werden in der vorliegenden Arbeit beschrieben. Durchgesetzt hat sich vor allem eine hybride Betonfertigteilbauweise mit aufgesetztem Stahlrohrturm, wie sie auch für Türme der derzeit höchsten Windenergieanlagen eingesetzt wird. Die Türme benötigen allerdings hohe Vorspannkräfte, um die geforderte Steifigkeit sowie Tragfähigkeit aufzuweisen. Ortbetontürme, welche im Vergleich zu Fertigteilbetontürmen zeitintensiv in der Errichtung sind, können bei gleichem Materialeinsatz höhere Steifigkeiten sowie Tragfähigkeiten erreichen. Eine Kombination von beiden Bauweisen Fertigteil und Ortbeton würde es ermöglichen, schnell tragfähige Türme zu errichten. Das in dieser Arbeit beschriebene Turmkonzept benützt Doppelwände (Halbfertigteile) als Grundbausteine und ermöglicht daher Türme ähnlich schnell wie mit vollwandigen Fertigteilen herzustellen und dabei eine ähnliche Tragfähigkeit wie bei Ortbetontürmen zu erreichen. Hierbei sollen handelsübliche, ebene Standard-Doppelwände, welche weltweit erhältlich sind, benützt werden, um polygonale Ringsegmente zusammenzusetzen. Diese Segmente können dann aufeinander gestapelt werden, sodass der Hohlraum zwischen den Doppelwandplatten ausbetoniert werden kann. Jede Fuge ist mit Bewehrung versehen, weshalb von einer durchgängigen Lastweiterleitung in vertikaler als auch in horizontaler Richtung ausgegangen werden kann. Abschließend wird der Betonturm vorgespannt. Dieses Konzept wird in dieser Arbeit ausführlich und in unterschiedlichsten Ausführungsmöglichkeiten beschrieben. Die Machbarkeit des vorgestellten Konzeptes sowie die Sinnhaftigkeit des Einsatzes von handelsüblichen Doppelwandelementen wurde erfolgreich im Zuge der Errichtung eines Prototypen-Turmabschnitts demonstriert. Der Prototyp bestand aus sechs Segmenten mit einer Gesamthöhe von 16,15 m und einem Außeneckradius zwischen 3,85 m und 4,22 m. Die während der Errichtung gemachten Erfahrungen und durchgeführten Versuche sind in dieser Arbeit beschrieben und ermöglichen eine Weiterentwicklung des Bauverfahrens.
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